DE1164187B - Geraeuscharmes Zahnradgetriebe - Google Patents

Description

• Geräuscharmes Zahnradgetriebe Die Erfindung betrifft geräuscharme Zahnradgetriebe mit im Wälzfräsverfahren unter kontinuierlicher Verschiebung des Wälzfräsers gleichzeitig in . - auf das Werkstück bezogen - axialer und tangentialer Richtung hergestellten Zahnradflanken. Die Erfindung besteht darin, daß bei einem derartigen Getriebe die vom Wälzfräsen herrührenden Hüllschnittkanten, in denen sich die von den Präserzähnen geschnittenen Hüllflächen schneiden, auf zusammenwirkenden Zahnflanken miteinander kämmender Räder einander kreuzen. Die gestellte Aufgabe besteht in einer Schaffung eines gute Abrolleigenschaften und ruhigen Lauf aufweisenden Zahnradgetriebes.
• Ein auf diese Weise hergestelltes Getriebe bietet den Vorteil, daß die in ihm gepaarten Zahnräder besser, insbesondere wesentlich ruhiger aufeinander abrollen als die in bekannten Getrieben gepaarten Räder. Wegen des Sichkreuzens der Hüllschnittkanten ist beim Einlaufen von Anfang an eine größere Anzahl von Tragpunkten auf den Zahntlanken vorhanden. Von Anfang an findet ein besseres Abwälzen statt als bei Verzahnungen, bei denen die Hüllschnittkanten parallel zum Zahnverlauf liegen und daher nur kurz und wechselnd zum Tragen kommen. Bei diesem Getriebe wird es vermieden, daß sich die Hüllschnittkanten der gegeneinander gedrückten Zahnflanken ineinander verhaken, was die Reibung erhöht und beim weiteren Abrollen Wälzsprünge hervorruft, die nicht nur mit schwingenden Erschütterungen, sondern auch mit Geräuschen verbunden sind.
• Die Gleitreibung - soweit kein reines Wälzen stattfindet - wird stark vermindert, und zwar auch dann, wenn die »Vertiefung« zwischen zwei Hüll- ; Schnittkanten auf dem Abstand zweier Kanten gemessen gerade so tief ist wie bei parallel zur Flankenrichtung verlaufenden Hüllschnittkanten. Die Räder des erfindungsgemäßen Getriebes lassen sich auch besser und schneller schaben, soweit die Hüllschnittkanten schräg über die Flanken verlaufen, als axial gefräste Zähne. Der Grund hierfür ist derselbe, der auch die Laufeigenschaften miteinander kämmender Räder verbessert, weil nämlich das Schaben mittels eines zahnradähnlichen Werkzeuges erfolgt, bei dem in den Zahnflanken Schabnuten eingeschnitten sind. Auch dieses Schabwerkzeugrad kämmt mit dem Gegenrad von Anfang an besser, wenn dieses statt axial verlaufender schräg verlaufende Hüllschnittkanten aufweist, so daß mit dem besseren Eingriff auch ein besseres Schaben entsteht. Der bei zum Werkstück tangentialer Fräserverschiebung bekannte Vorteil, daß der Fräser gleichmäßiger abgenutzt und geschont wird, bleibt bestehen. Da die Hüllschnittkanten in der Projektion kein Vieleck, sondern eine geschlossene Linie, vorzugsweise eine Evolvente liefern, entfällt auch die Notwendigkeit, jeweils einen Zahn des Wälzfräsers auf Maschinenmitte einstellen zu müssen, wenn symmetrische Radzähne erzeugt werden sollen. Die Radzähne haben vielmehr bei jeder Zähnezahl symmetrische Flankenumrisse.
• Da zwei benachbarte Hüllschhnnittkanten auf einer Zahnflanke zusammen mit denjenigen auf der anliegenden Zahnflanke kleine Vertiefungen mit parallelogrammförmigen Umrissen abgrenzen, in denen sich der Schmierfilm halten kann, wird das Schmierverhalten des Getriebes bedeutend verbessert, so daß die Lebensdauer der Zahnräder verlängert wird.
• Wegen der Verbesserung des Wälzverhaltens vom Beginn des Einlaufens an vergrößert sich auch die Lebensdauer derart ausgebildeter Getriebe gegenüber den bisher bekannten.
• Weil beim Wälzfräsverfahren im Gegensatz zum Teilverfahren die Zahl der Hüllschnitte wegen der Zahl der Spannuten des Wälzfräsers begrenzt ist, stellt die Erfindung ein vorteilhaftes Mittel dar, um die Nachteile der beim Wälzfräsverfahren zwangläufig geringen Anzahl der Hüllschnittkanten unwirksam zu machen.
• Es war bereits bekannt, beim Wälzfräsen den Fräser - auf das Werkstück bezogen - gleichzeitig in axialer und in tangentialer Richtung kontinuierlich zu verschieben. Dabei mußten ebenfalls schräg über die Zahnflanken verlaufende Hüllschnittkanten entstehen. Bei der bekannten zusammengesetzten Bewegung des Fäsers war aber an die Lage der Hüllschnittkanten nicht gedacht; es wurde vielmehr ausschließlich angestrebt, die Fräserzähne beim Abwälzfräsen gleichmäßiger zu beanspruchen, d. h. gleichmäßiger abzunutzen und damit eine längere Standzeit zu erzielen. Es ist auch nicht so, daß, wenn die Hüllschnittkanten auf den Zahnflanken schräg verlaufen, sich bei der Paarung solcher Räder dann in allen Fällen ein Sichkreuzen der Hüllschnittkanten ergibt. Zunächst müssen Neigung und Abstand der Hüllschnittkanten im Verhältnis zur Breite des Werkstückes geeignete Werte aufweisen. Weiter muß die Neigungsrichtung bei zu paarenden Rädern, wie unten näher erläutert, übereinstimmen. Die Zahl der Hüllschnitte ist durch die Zahl der Spannuten des Wälzfräsers begrenzt, die sich nicht beliebig vergrößern läßt. Ist die Neigung des Hüllschnittkantenverlaufs im Verhältnis zum Abstand der Hüllschnittkanten voneinander und zur Werkstückbreite zu gering, so werden die Hüllschnittkanten einer auf einer ersten abrollenden zweiten Zahnflanke immer noch zwischen den Hüllschnittkanten den ersten Platz finden, ohne diese zu kreuzen. Wenn die Hüllflächenkanten in der Projektion auf eine Stirnfläche des verzahnten Körpers gerade aneinander anschließen, muß der Fräser auf eine Werkstückbreite mindestens um den Betrag Fräsersteigung durch Stollenzahl tangential zum Werkstück verschoben werden. Das ist die Grenzbedingung für ein überlappen. Bei diesen Grenzbetrag übersteigender Verschiebung überlappen sich die Hüllschnittkanten in der Projektion. Die Grenzbedingung für das beginnende Sichkreuzen läßt sich auch durch eine Formel ausdrücken, die eine Beziehung zwischen folgenden, teils an der Maschine einstellbaren, teils durch das Werkzeug gegebenen Größen angibt: Die Grenzbedingung zwischen den vorstehenden Größen für ein Sichkreuzen lautet: gilt >, so überlappen sich die Hüllschnittkanten in der Projektion, gilt =, so schließen die Hüllschnittkanten in der Projektion aneinander an.
• Das Sichkreuzen der Hüllschnittkanten aufeinander abrollender Flanken findet nicht nur statt, wenn die Hüllschnittkanten auf diesen Flanken dieselbe Neigung haben. Dies ist vielmehr ein Sonderfall, der deshalb eine vorteilhafte Bedeutung hat, weil sich Räder mit gleicher Neigung der Hüllschnittkanten auf den Zahnflanken in derselben Weise herstellen lassen, so daß es nicht notwendig ist, die Herstellungsbedingungen zwecks Änderung der Neigung jedesmal zu ändern. Wenn die Neigung der Hüllschnittkanten auf aufeinander abrollenden Flanken verschieden ist, kann ein Sichkreuzen auch dann noch stattfinden, wenn die Hüllschnittkanten nur auf der einen Flanke schräg zur Kopflinie, auf der anderen aber parallel zur Kopflinie verlaufen, wie sie ohne Verschiebung des Fräsers tangential zum Werkstück, also in Richtung der Fräserachse entstehen.
• F i g. 1 bis 3 der Zeichnung dienen zur Erläuterung der Ursache des besseren Abrollverhaltens des erfindungsgemäßen Getriebes.
• Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die als gerade Linien eingezeichneten Hüllschnittkanten auf der Zahnflanke, die zwischen sich Vertiefungen 1 einschließen, parallel zur Zahnrichtung verlaufen, wenn der Schneckenfräser beim Wälzfräsverfahren nur axial zum Werkstück, aber nicht tangential verschoben wurde.
• F i g. 2 zeigt, wie die Hüllschnittkanten 1' geneigt auf der Zahnflanke verlaufen, wenn der Fräser beim Wälzfräsen außer axial zum Werkstück zugleich kontinuierlich tangential zum Werkstück verschoben wurde. Ein Fräserzahn bearbeitet z. B. am einen Ende des Werkstückes zunächst den Zahngrund, und da zugleich mit dem Vorschub in Längsrichtung der Zahnlücke der Fräser tangential zum Werkstück verschoben wird, wobei das Werkstück sich dieser Verschiebung entsprechend zusätzlich dreht, wandert der Angriffspunkt des Fräserzahnes am Werkstück mit zunehmendem Vorschub in Achsrichtung des Werkstückes an der Zahnflanke hoch.
• F i g. 3 zeigt das Tragbild der Hüllschnittkanten, wenn diese sich gemäß der Erfindung kreuzen. Die Zähne 2 und 3 gehören zwei miteinander kämmenden Zahnrädern an, auf deren Zahnflanken die Hüllschnittkanten wie in F i g. 2 geneigt verlaufen, so daß die Hüllschnittkanten auf den beiden gegeneinandergedrückten, aufeinander abrollenden Zahnflanken im Winkel zueinander liegen, sich kreuzen und miteinander ein Netz bilden. Sie können sich daher weder verhaken noch können Wälzsprünge auftreten und Geräusche verursachen.
• Wenn, wie beim Wälzfräsen üblich, die Fräserzähne zugleich die beiden eine Zahnlücke einschließenden Zahnflanken fräsen, haben die Hüllschnittkanten auf beiden Flanken dieselbe Neigung, entweder in der einen Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung. Paart man Räder miteinander, auf deren Zahnflanken die Hüllschnittkanten in gleicher Richtung geneigt sind, unter sich, so kreuzen sich diese Hüllschnittkanten immer, wenn die oben erläuterten Voraussetzungen hinsichtlich des richtigen Verhältnisses zwischen Neigungswinkel, Abstand der Hüllschnittkanten und Dicke (Breite) des Werkstückes erfüllt sind.
• Räder mit gleicher Neigungsrichtung der Hüllschnittkanten auf den Zahnflanken ergeben sich beim Wälzfräsen, wenn der Fräser immer in demselben Richtungssinne tangential zum Werkstückumfang verschoben wird. Es ist also wesentlich, daß bei der Nerstellung von zur Paarung in einem Getriebe bestimmten Zahnrädern diese Regel eingehalten und der Fräser neben seiner Verschiebung in Richtung der Werkstückachse jedesmal in demselben Richtungssinne tangential zum Werkstückumfang vorgeschoben wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Geräuscharmes Zahnradgetriebe mit im Wälzfräsverfahren unter kontinuierlicher Ver- Schiebung des Wälzfräsers gleichzeitig in - bezogen auf das Werkstück - axialer und tangentialer Richtung hergestellten Zahnradflanken, d a -durch gekennzeichnet, daß die vom Wälzfräsen herrührenden Hüllschnittkanten, in denen die von den Fräserzähnen geschnittenen Hüllflächen sich schneiden, auf zusammenwirkenden Zahnflanken miteinander kämmender Räder einander kreuzen.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Radpaaren, bei deren Rädern die Hüllschnittkanten auf den Zahnflanken dieselbe Neigung haben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 303 656, 297 384; USA.-Patentschriften Nr. 2112 455, 2 511964, 2 528 242, 2 537 967, 2 606 481.